『壹』 總氮分析儀的測定原理
——鹼性過硫酸鉀消解紫外分光光度法
1 目的
1.1 了解鹼性過硫酸鉀消解紫外分光光度法測定總氮的原理
1.2 掌握水樣消解的方法
1.3 了解總氮的來源
1.4 掌握紫外光度計的使用
1.5 掌握工作曲線的製作方法,區別工作曲線與標准曲線。
2 測定原理
本方法適用於地面水,地下水含亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮無機銨鹽、溶解態氨及在消解條件下鹼性溶液中可水解的有機氮的總和。水體總氮含量是衡量水質的重要指標之一。
過硫酸鉀是強氧化劑,在60℃以上水溶液中可進行如下分解產生原子態氧:
K2S2O8+H2O 2KHSO4+[O]
分解出的原子態氧在120—140℃高壓水蒸氣條件下可將大部分有機氮華合物及氨氮、亞硝酸鹽氮氧化成硝酸鹽。以CO(NH2)2代表可溶有機氮合物,各形態氮氧化示意式如下:
CO(NH2)2+2HaOH+8[O]→2NaNO3+3H2O+CO2
(NH4)2SO4+4NaOH+8[O] 2NaNO3+Na2SO4+6H2O
NaNO2+[O] →NaNO3
硝酸根離子在紫外線波長220nm有特徵性的量大吸收,而在275nm波長則基本沒有吸收值。因此,可分別於220和275nm處測出吸光度。A220及A275按下式求出校正吸光度A:
A= A220—2A275 (1)
按A的值扣除空白後用校準曲線計算總氮(以NO3——N計)含量。
3 試劑
3.1 無氮化合物的純水
3.2 氫氧化鈉溶液20.0g/L:
稱取2.0氫氧化物(NaOH A.R),溶於純水中,稀釋至100ml。
3.3 鹼性過硫酸鉀溶液
稱取40g過硫酸鉀(K2S208 A.R),另稱取15g氫氧化鈉(NaOH A.R)溶於純水中並稀釋至1000ml,溶液貯存於聚乙烯瓶中最長可保存一周。
3.4 鹽酸溶液(1+9)
量取1份HCl(A.R)與9份水混合均勻。
3.5 硝酸鉀標准溶液(以計),100mg/L: NNO3
硝酸鉀(KNO3 ,A.R)在105—110℃烘箱中烘乾3h,於乾燥器中冷卻後,稱取0.7218g溶於純水中,移至1000ml溶量瓶中,用純水稀釋至標線在0~10℃保存。可穩定六個月。
3.6 硝酸鉀標准使用溶液(以計), 10.0mg/L NNO3
用硝酸鉀標准溶液(3.5)稀釋10倍而得,使用時配製。
3.7 硫酸溶液(H2SO4,A.R)ρ=1.84
3.8 硫酸,(1+35)
1體積硫酸(3.7)與35體積水混合均勻。
4 儀器和設備
4.1 紫外分光光度計及10mm石英化色皿。
4.2 醫用手提式蒸氣滅菌器或家用壓力鍋(壓力為 1.1—1.4kg/cm2),鍋內溫度相當於120—140℃。
4.3 具玻璃磨口塞比色管,25ml。
4.4 紗布和棉線。
5 樣品
5.1 采樣
在水樣採集後立即放入冰箱中或低於4℃下保存,但不得超過24小時。水樣放置時間較長時,可在1000ml水中加入約0.5ml硫酸(ρ=1.84g/ml),酸化到PH=2,並盡快測定。
5.2 試樣的制備
取樣品(5.1)用氫氧化納溶液(3.2)或硫酸溶液(3.8)調節至pH5—9。
如果試樣不含懸浮物按(6.1.2)步驟測定,試樣含有懸浮物則按(6.1.3)步驟測定。
6 分析步驟
6.1 測定
6.1.1 用吸管取10.00ml試樣(氮含量超過100μg時可減少取樣量並加入純水至10ml)於干比色管中。
6.1.2 試樣不含懸浮物時,按下列步驟進行。
a 加入5ml鹼性過硫酸鉀溶液(3.3),上塞並用紗布和線包紮緊,以防彈出。
b 將盛有試樣的比色管置於醫用高壓蒸汽滅菌器中,加熱,使壓力表指針到1.1—1.4kg/cm2,此時溫度達120—140℃後開始計時,或將比色管置於家用高壓鍋中,加熱至頂壓閥吹氣時計時,保持半個小時。
c 冷卻至室溫,取出比色管。
d 加鹽酸(3.4)1ml,用純水稀釋至標線,混勻。
e 移取部分溶液至石英比色管中,在紫外分光光度計上,以純水作參比,分別在波長為220和275nm處測定吸收度,並用(1)式計算出校正吸收度A。
6.1.3試樣含懸浮物時,先按上述6.1.2中a至d步驟進行。然後待澄清後,移取上述清液同6.1.2.e步驟測定。
6.2空白試驗
空白試驗除以10ml純水代替樣品外,採用與6.1.2完全一致的步驟進行。空白試驗的A值不超過0.03。
6.3 校準
6.3.1 工作曲線校準系列的配製
a 用分度吸管向一組比色管分別加入硝酸鹽標准溶液(3.6)0.0、0.50、 1.00、 2.50、5.00、7.50、10.00ml,加純水稀釋至10.00ml。
b 按6.1.2a至e步驟進行測定。
6.4 工作曲線的製作
標准溶液及空白溶液在220nm和275nm處測得的吸收值按下列公式計算
AS=AS220-2AS275 (2)
Ab=Ab220-2Ab275 (3)
式中:AS220——標准溶液在220nm波長的吸收光度。
AS275——標准溶液在275nm波長的吸收光度。
Ab220——空白(零濃度)溶液在220nm波長的吸收光度。
Ab275——空白(零濃度)溶液在275nm波長的吸收光度
校正吸光度Ar
Ar=AS—Ab (4)
按Ar值與相應的NO3-N含量(μg)用電腦或用具統計功能的計數器進行線性回歸統計計算獲取工作曲線1。
7 結果的表示
按式(1)計算得試樣吸光度並扣除空白Ab獲校正Ar吸光度,用校準曲線算出相應的總氮m(μg)數,式樣總氮含量按下式計:
總氮(mg/L)=m/V (5)
式中:m——試樣測出含氮量,μg;
V——測定用試樣體積,ml。
8 注意問題
(1)溶解性有機物對紫外光有較強的吸收,雖使用了雙波長測定扣除法以校正,但不同樣品其干擾強度和特性不同,「2A275」校正值僅是經驗性的,有機物中氮未能完全轉化為NO3——N對測定結果有影響也使「2A275」值帶有不確定性。樣品消化完全者,A275值接近於空白值。
(2)溶液中許多陽離子和陰離子對紫外光都有一定的吸收,其中碘離子相對總氮含量的2.2倍以上,溴離子相對於總氮含量的3.4倍以上有干擾。
(3)樣品在於處理時要防止空氣中可溶性含氮化合物的污染,檢測室應避開氨或硝酸等揮發性化合物。
4 測定儀器介紹
2部分組成,消解裝置,比色測定裝置。
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『貳』 水質中總氮的測定為什麼用鹼性過硫酸鉀消解紫外分光光度法測定,不用另外兩個標准
總氮的測定通常使用鹼性過硫酸鉀消解與紫外分光光度法測定的原因如下:
1、收集率高
鹼性過硫酸鉀消解方法可以高效地將各種形式的氮轉化為硝酸鹽(NO3-),從而實現總氮的測定。這種方法可以有效消解有機氮(如蛋白質、氨基酸等)和無機氮(如亞硝酸鹽、硝酸鹽、氨氮等),確保對水樣中所有氮形式的完全測定。
2、高靈敏度
紫外分光光度法是一種高靈敏度的分析方法,對於低濃度的氮化合物具有較好的檢測能力。通過測量樣品中硝酸鹽的吸光度,在一定波長范圍內可以檢測到低至幾微克每升(μg/L)的氮濃度。
3、專用性強
鹼性過硫酸鉀消解紫外分光光度法是針對總氮測定開發的一種專用方法。根據氮在鹼性條件下的化學反應特性以及硝酸鹽的特定吸光度,可以順利實現對總氮含量的測定,而不受其他物質的影響。
相比之下,其他常用的氮組分測定方法可能存在以下一些不適用的情況:
1、氨氮和硝酸鹽分析方法
氨氮和硝酸鹽通常用於測定水體中的溶解態氮。然而,這些方法無法區分其他形式的氮,如有機氮和亞硝酸鹽。因此,如果只採用氨氮和硝酸鹽的測定方法,將無法對總氮進行完全測定。
2、氮氣捕集法
氮氣捕集法通常用於測定含量較高的氨氮,但對於其他形式的氮,如亞硝酸鹽和硝酸鹽,相對於鹼性過硫酸鉀消解紫外分光光度法,測定結果可能不準確。
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綜上所述,使用鹼性過硫酸鉀消解與紫外分光光度法測定總氮,是一種全面、靈敏度高且專用性強的分析方法,能夠對水質中各種形式的氮進行完全測定,並得到可靠的結果。
『叄』 總氮的檢測方法
鹼性過硫酸鉀消解光度法
方法提要
在60℃以上的水溶液中,過硫酸鉀可分解產生硫酸氫鉀和原子態氧,硫酸氫鉀在溶液中離解而產生氫離子,故在氫氧化鈉的鹼性介質中促使分解過程趨於完全。
分解出的原子態氧在120~124℃條件下,可使水樣中含氮化物的氮元素轉化為硝酸鹽。並且在此過程中有機物同時被氧化分解。可用紫外分光光度法於波長220nm和275nm處,分別測出吸光度A220及A275,用以校正220nm有機物吸光度的干擾。
本法可測定水中亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮、無機銨鹽、溶解態氨、及大部分有機含氮化合物中氮的總和。檢測范圍為0.05~4mg/L。
本方法的摩爾吸光系數為1.47×103L·mol-1·cm-1。
測定中干擾物主要是碘離子與溴離子,碘離子相對於總氮含量的2.2倍以上,溴離子相對於總氮量的3.4倍以上有干擾。
某些有機物在本法規定的測定條件下不能完全轉化為硝酸鹽時對測定有影響。
可濾性總氮:指水中可溶性及含可濾性固體(小於0.45μm顆粒物)的含氮量。
總氮:指可溶性及懸浮顆粒中的含氮量。
儀器和裝置
紫外分光光度計10mm石英比色皿。
醫用於提式蒸氣滅菌器或家用壓力鍋壓力為0.11~0.14MPa,鍋內溫度相當於120~124℃。
具玻璃磨口塞比色管25mL。
所用玻璃器皿可以用(1+9)HCl或(1+35)H2SO4浸泡,清洗後再用無氨水沖洗數次。
試劑
所用蒸餾水均為無氨水。
鹽酸。
硫酸。
氫氧化鈉溶液(200g/L)。
氫氧化鈉溶液(20g/L)。
鹼性過硫酸鉀溶液(40g/L)稱取40g過硫酸鉀(K2S2O8),另稱取15g氫氧化鈉(NaOH)溶於水中,稀釋至1000mL,溶液存放在聚乙烯瓶內,最長可貯存一周。
硝酸鉀標准儲備溶液ρ(TN)=100mg/L將硝酸鉀(KNO3)在105~110℃烘箱中乾燥3h,在乾燥器中冷卻後,稱取0.7218g溶於蒸餾水中,移至1000mL容量瓶中,用水稀釋至標線在0~10℃暗處保存,或加入1~2mL三氯甲烷保存。此溶液可穩定6個月。
硝酸鉀標准溶液ρ(TN)=10.0mg/L用水稀釋硝酸鉀標准儲備溶液配製,用時現配。
校準曲線
於7支具塞比色管加入0.0mL、0.25mL、0.50mL、1.00mL、3.00mL、5.00mL、10.00mL硝酸鉀標准溶液(10mg/L),加無氨蒸餾水稀釋至10.00mL。
加入5mL鹼性K2S2O8溶液,塞緊磨口塞用布及繩等方法扎緊瓶塞,以防彈出。將磨口塞比色管置於醫用提式蒸汽滅菌器或家用壓力鍋,加熱,使壓力表指針到0.11~0.14MPa,此時溫度達120~124℃後開始計時。保持此溫度加熱半小時。冷卻、開閥放氣,移去外蓋,取出比色管冷卻至室溫。加1mL(1+9)HCl,用無氨水稀釋至25mL,混勻。用10mm石英比色皿,在紫外分光光度計上,以無氨蒸餾水作參比,於波長220nm與275nm處測量吸光度,分別按下式求出除零濃度外其他校準系列的校正吸光度As和零濃度的校正吸光度Ab從及其差值Ar。
岩石礦物分析第四分冊資源與環境調查分析技術
式中:As220為標准溶液在220nm波長的吸光度;As275為標准溶液在275nm波長的吸光度;Ab220為零濃度(空白)溶液在220nm波長的吸光度;Ab275為零濃度(空白)溶液在275nm波長的吸光度。
按Ar值為曲線的縱坐標,NO3-N含量為橫坐標(μg),繪制校準曲線。
分析步驟
水樣採集後立即放在冰箱中或低於4℃的條件下保存,但不得超過24h。水樣放置時間較長時,可在1000mL水樣中加入約0.5mLH2SO4,酸化到pH小於2,並盡快測定。
分析時品用200g/LNaOH溶液和(1+35)H2SO4調節pH至5~9。
取10.0mL試樣置於磨口塞比色管中。ρ(TN)>100μg時,可減少取樣量並用無氨水稀釋至10.0mL。
試液不含懸浮物時按校準曲線的操作步驟進行,於波長220nm和275nm處測量吸光度,並用公式(81.21)計算出校正吸光度A。
試液含懸浮物時按校準曲線的操作步驟進行後,待試液澄清後取上層清液於波長220nm與275nm處測量吸光度,並用公式(81.21)計算出校正吸光度A。
空白試驗以無氨水代替試樣,採用與試樣分析完全相同的試劑、用量,按校準曲線的操作步驟進行。
水樣中總氮的質量濃度計算參見公式(81.9)。
注意事項
當測定在檢出限附近時,必須控制空白試驗的吸光度Ab不超過0.03;超過此值,要檢查所用水、試劑、器皿和家用壓力鍋或醫用手提滅菌器的壓力。